循環流化床鍋爐尾部受熱面磨損原因分析及對策

本文通過循環流化床鍋爐尾部受熱面的磨損原因進行了系統的分析，并提出了減輕磨損的措施，以延長尾部受熱面的使用壽命，減少因磨損帶來的鍋爐啟停次數，從而提高企業的效益。

循環流化床鍋爐從投入運行以來，在運行中磨損問題嚴重。磨損部位主要為爐內水冷壁和尾部受熱面的磨損。對于水冷壁的磨損現在已經有了比較好的解決方法，主要是通過在密相區采取用澆注料防磨和稀相區采取水冷壁表面電弧噴涂等措施來解決。但尾部受熱面的磨損卻成了影響鍋爐運行周期的關鍵因素。尾部受熱面的磨損主要是水平煙道內過熱器管子和豎直煙道內省煤器管子的磨損。磨損原因如下。

1 鍋爐設計存在的問題

密相區部分吸熱量過少導致鍋爐在運行中床溫過高，可達1000℃以上，極易造成結焦。為防止爐床結焦事故的發生，運行中只有采取加大流化風量來降低床溫使其保持在900~950℃之間。由此帶來了一個問題即流化風量的增加造成爐膛出口及尾部受熱面煙氣流速增加。理論認為金屬的磨損量與煙氣速度的三次方成正比，所以煙氣流速的增加，加劇了尾部受熱面的磨損。

2 煙氣中顆粒特性的影響

（1）粒徑的影響 

受熱面的磨損量與飛灰夾雜的顆粒直徑大小有關。顆粒直徑增大，磨損量也增加，反之則磨損量減小。在實際運行中由于燃料顆粒度達不到設計要求，運行中煙速又高，攜帶大顆粒的能力強，煙氣中顆粒直徑甚至達到φ2~3mm，如此大直徑顆粒造成的磨損可想而知。

（2）顆粒硬度的影響

循環流化床的最大優點就是能夠燃燒發熱量較低的煤，如煤矸石，同時為達到環保要求，運行中要加入石灰石粉來脫硫，這就造成了煙氣中灰顆粒的硬度較大。顆粒硬度越大，對受熱面的磨損也越嚴重。

3 旋風分離器分離效率的影響

旋風分離器布置在爐膛出口，是循環流化床關鍵部件之一，其主要作用是將大量高溫固體顆粒從爐膛出口的煙氣中分離出來送回燃燒室，保證燃料和脫硫劑（石灰石粉）多次循環、反復燃燒和反應，以提高燃燒效率和脫硫效率。循環流化床鍋爐分離器在實際運行中影響分離效率的原因有很多，主要歸結如下。一是分離器切向進口風速的影響。前面已經講過為降低床溫而使用過大的流化風量造成分離器入口煙速過高。進口煙速過高，氣流湍流增加以及顆粒反彈加劇，灰塵顆粒二次夾帶嚴重，使分離效率降低。二是分離器本身的設計或安裝不合適。分離器進氣管、分離器旋風筒直徑大小、排氣管直徑大小及排氣管插入深度都會影響到分離器的分離效率，這些部件的設計或安裝可能與實際運行工況不相匹配，造成分離器分離效率降低。

4 煤質的影響

循環流化床鍋爐在燃用的煤種煤質變化較大、發熱量變化較大，當發熱量高時，可以明顯觀察到飛灰濃度明顯降低，飛灰顆粒度也明顯減小。

鑒于顆粒特性及煤質很難改變，以下僅就兩個最主要影響因素來討論應該采取的措施。

（1）增加密相區吸熱量，降低床溫，從而減少流化風量，降低煙氣流速。

一是降低密相區水冷壁耐磨澆注料的高度，改用合金噴涂的方法來防止水冷壁磨損。同時可以適當減薄下部耐磨澆注料的厚度，這樣密相區吸熱量就會增加，床溫會隨之下降。

二是布風板改用水冷布風板型式從而起到降低床溫的作用。

三是適當降低二次風口位置，二次風混入爐膛下部能夠吸收下部密相區的熱量，從而起到降低床溫的作用。四是提高分離器分離效率，增加返回爐膛密相區的物料量，也可降低床溫。

（2）對尾部受熱面采取防磨措施。

順列布置的過熱器迎風面管排可以采取加焊防磨護瓦的方法解決。對于錯列布置的省煤器迎風面管排可以加焊防磨護瓦，也可采取迎風面管排上敷設一薄層耐磨涂料的方法來解決。對于靠近墻壁的管子彎頭部分及貼墻直管段，由于這些部位縫隙較大，煙速較高而形成嚴重的局部磨損，可以采取檢修時拆掉爐墻，然后在易磨損部位敷設耐磨涂料來解決。以上這些措施都可以有效的減輕受熱面磨損問題，但并不能從根本上杜絕受熱面磨損。

（3）改進旋風分離器，提高分離效率。

分離器旋風筒直徑越大，離心力越大，分離效率也越高，但增大筒體直徑的方法不大可行。分離器的進氣管由于爐本體及分離器本體的限制，改變起來也不可行。因此最可行的辦法一是改變分離器排氣管的直徑，如圖1所示，在旋風筒直徑Do不變的情況下，排氣管直徑De與Do之比De/Do越小，分離效率也越高，但De不可過小，否則會增加壓力損失，可取De/Do在0.3左右。二是調整排氣管插入旋風筒的深度，通過調整插入深度h，保持h與旋風筒入口高度a之比h/a為0.5左右時,可以得到最高的分離效率。

   總之，提高旋風分離器分離效率，降低煙氣中飛灰濃度和減小飛灰顆粒度，同時也降低了床溫，這是解決尾部受熱面磨損，延長鍋爐運行周期的有效方法。